一种基于指令域分析的数控机床建模误差补偿方法

摘要

本发明涉及一种基于指令域分析的数控机床建模误差补偿方法，（1）确定事前工作任务数据w1、事前制造资源数据w2和误差补偿数据w3，（2）采集数控机床工作过程中的运行传感数据U、内部电控数据V、外部传感数据M，（3）在赛博空间建立相关的映射关系函数Y{U，V，M}=y{？w1，w2，w3}，以该映射关系作为数控机床工作过程的模型，即可实现对数控机床建模；本发明可实现对数控机床全生命周期中最重要工作阶段的建模参数，进行误差补偿，适用于各种工件，以便提高数控机床精度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于指令域分析的数控机床建模误差补偿方法，属于数控系统技术领域。

背景技术

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置，而模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用，通过模态分析有利于改善机械加工性能。

工件的加工精度取决于刀具和工件之间的相对运动精度，机床在使用过程中容易产生热误差和几何误差，从而限制数控机床精度，因此对机床模态参数误差补偿，有利于减少对人工经验的依赖，促进自动识别模态参数的发展。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种基于指令域分析的数控机床建模误差补偿方法，实现对数控机床全生命周期中最重要工作阶段的建模参数，进行误差补偿，适用于各种工件，以便提高数控机床精度。

本发明是通过如下的技术方案予以实现的：

一种基于指令域分析的数控机床建模误差补偿方法，其方法如下：

（1）在数控机床执行工作任务前，确定事前工作任务数据w1、事前制造资源数据w2和误差补偿数据w3，所述事前工作任务数据w1包括刀具轨迹信息、换刀信息和切削深度信息，所述事前制造资源数据w2包括机床类型及参数、刀具类型及参数、夹具类型及参数和工件材料及参数，所述误差补偿数据w3包括关键感温器数目及测定范围、模型尺寸和表面点数目、和夹具装夹位置参数；

（2）在步骤（1）中w1、w2、w3确定的条件下，使数控机床工作，采集数控机床工作过程中的运行传感数据U、内部电控数据V、外部传感数据M，所述外部传感数据M包括n个感温器的温度平均变化信号a，i个模具尺寸表面点的位移信号b和s个夹具装夹位置的位移信号c；

其中a=∑{△T₁，△T₂,△T₃,…△T_n}/n,其中△T为温度变化量；

b=∑{[△e_x,△e_y,…△e_z]¹+[△e_x,△e_y,…△e_z]²+…[△e_x,△e_y,…△e_z]ⁱ}/i，其中△e为模具位尺寸表面点的移变化量，x,y…z为轴向坐标；

c=∑{[△d_x,△d_y,…△d_z]¹+[△d_x,△d_y,…△d_z]²+…[△d_x,△d_y,…△d_z]^s}/s，其中△d为夹具装夹位置的移变化量，x,y…z为轴向坐标；

建立相应的函数M=ha+jb+kc，其中h，j，k为参数；

（3）将步骤（1）所述前工作任务数据w1、事前制造资源数据w2和误差补偿数据w3作为输入，将运行传感数据U、内部电控数据V和外部传感数据M作为输出，在赛博空间建立相关的映射关系函数Y{U，V，M}=y{w1，w2，w3}，以该映射关系作为数控机床工作过程的模型，即可实现对数控机床建模。

上述一种基于指令域分析的数控机床建模误差补偿方法，其中，所述h=0.6~0.7，j=0.1~0.2，k=0.2~0.3。

本发明的有益效果为：

本发明采用采集误差补偿数据w3和外部传感数据M建立相关的映射关系函数，使误差补偿数据w3中的感温器的温度平均变化信号a，i个模具尺寸表面点的位移信号b和s个夹具装夹位置的位移信号c得到建模温差和几何误差的补偿，而不是单一的误差表征，是机床系统具有更好的精度，且本方法方便易行，实现对数控机床全生命周期中最重要工作阶段的建模参数，进行误差补偿，适用于各种工件。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

种基于指令域分析的数控机床建模误差补偿方法，其方法如下：

（1）在数控机床执行工作任务前，确定事前工作任务数据w1、事前制造资源数据w2和误差补偿数据w3，所述事前工作任务数据w1包括刀具轨迹信息、换刀信息和切削深度信息，所述事前制造资源数据w2包括高登VMC850L系列、刀具类型及参数、夹具类型及参数和工件材料及参数，所述误差补偿数据w3包括关键感温器数目及测定范围、模型尺寸和表面点数目、和夹具装夹位置参数；

（2）在步骤（1）中w1、w2、w3确定的条件下，使数控机床工作，采集数控机床工作过程中的运行传感数据U、内部电控数据V、外部传感数据M，所述外部传感数据M包括n个感温器的温度平均变化信号a，i个模具尺寸表面点的位移信号b和s个夹具装夹位置的位移信号c；

其中a=∑{△T₁，△T₂,△T₃,…△T_n}/n,其中△T为温度变化量；

b=∑{[△e_x,△e_y,…△e_z]¹+[△e_x,△e_y,…△e_z]²+…[△e_x,△e_y,…△e_z]ⁱ}/i，其中△e为模具位尺寸表面点的移变化量，x,y…z为轴向坐标；

c=∑{[△d_x,△d_y,…△d_z]¹+[△d_x,△d_y,…△d_z]²+…[△d_x,△d_y,…△d_z]^s}/s，其中△d为夹具装夹位置的移变化量，x,y…z为轴向坐标；

建立相应的函数M=0.6a+0.1b+0.3c，其中h，j，k为参数；

（3）将步骤（1）所述前工作任务数据w1、事前制造资源数据w2和误差补偿数据w3作为输入，将运行传感数据U、内部电控数据V和外部传感数据M作为输出，在赛博空间建立相关的映射关系函数Y{U，V，M}=y{w1，w2，w3}，以该映射关系作为数控机床工作过程的模型，即可实现对数控机床建模。

本发明实现对数控机床全生命周期中最重要工作阶段的建模参数，进行误差补偿，适用于各种工件，以便提高数控机床精度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。